[發明專利]一種肌電信號控制的機械手運動機構

在審

• 申請號: 201710436028.3
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107160419A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 楊鐘亮;文楊靚;陳育苗;陸玄青
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02;B25J17/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩,柏子雵

技術領域

本發明涉及一種肌電信號控制的機械手運動機構，可運用于欠驅動的終端機械執行機構中。

背景技術

隨著科學技術的發展，表面肌電系統在醫療領域已經得到了廣泛的應用。肌電控制是通過皮膚表面的感應器采集肌肉神經的動作，將肌電信號處理后，經電機驅動傳動裝置運動，從而實現假肢動作。

為了提高信號處理的準確度，可以利用基于貝葉斯概率的圖形化網絡，即貝葉斯網絡，該概率網絡基于概率推理，在解決不定性和不完整性問題上具有獨特的優勢，已廣泛應用在多個領域中。

此外，3D打印技術的發展，為零件成型提供了一種快捷、美觀、低成本的途徑，通過將3D打印零件和標準機械零件組合使用，既能實現需要的機械結構功能，又環保輕便。

發明內容

本發明的目的是：通過將肌電信號轉換為模擬動作，為肌電控制領域提供了一個便捷的研究平臺。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種肌電信號控制的機械手運動機構，其特征在于，包括五根機械指每根機械指包括多個首尾鉸接的指節，所有指節由至少一根鋼絲繩牽引，五根機械指連接在模擬手掌的前端，模擬手掌的后端設有腕關節連接軸，腕關節連接軸帶動模擬手掌上、下擺動，電動機二經由齒輪機構驅動腕關節連接軸轉動，腕關節連接軸設于帶電動機一的模擬手腕關節上，電動機一驅動模擬手掌內、外翻轉，模擬手腕關節設于支座，五根鋼絲繩穿過支座后繞在由電動機三驅動旋轉的轉動軸上。

優選地，在相鄰兩個所述指節之間連接有復位彈簧。

優選地，由三個獨立的信號邏輯判斷電路分別對手指、手腕的動作進行判斷，三個獨立的信號邏輯判斷電路分別實現：

第一個信號邏輯判斷電路，判斷手指的動作，將手指握緊、半握、張開設定為A1、A2、A3，分別對應電動機三動作的三種模式，信號通過計算機程序驅動電路，實現五根手指的相應動作，若沒有檢測到動作，設定為A0；

第二個信號邏輯判斷電路，判斷手腕上下擺動的動作，將手腕自中間向上、自上方回復初始位置、自中間往下、自下方回復初始位置設定為B1、B2、B3、B4，分別對應電動機二動作的四種模式，信號通過計算機程序驅動電路，實現模擬手掌6的相應動作，若沒有檢測到動作，設定為B0；

第三個信號邏輯判斷電路，判斷手腕內外旋的動作，將手腕自中間往內旋、自內回復初始位置、自中間往外旋、自外回復初始位置設定為C1、C2、C3、C4，分別對應電動機一動作的四種模式，信號通過計算機程序驅動電路，實現模擬手腕關節8的相應動作，若沒有檢測到動作，設定為C0。

優選地，依據貝葉斯網絡，設定同一類手指、手腕動作下不同動作接連發生的概率，即每一個獨立信號邏輯判斷電路控制切換電機模式的概率：

對于所述第一個信號邏輯判斷電路，預設在A1發生的條件下，發生A1、A2、A3的概率分別為0、0.7、0.3；在A2發生的條件下，發生A1、A2、A3的概率分別為0.5、0、0.5；在A3發生的條件下，發生A1、A2、A3的概率分別為0.3、0.7、0；

對于所述第二個信號邏輯判斷電路，預設在B1發生的條件下，發生B1、B2、B3、B4的概率分別為0、1、0、0；預設在B2發生的條件下，發生B1、B2、B3、B4的概率分別為0.5、0、0.5、0；預設在B3發生的條件下，發生B1、B2、B3、B4的概率分別為0、0、0、1；預設在B4發生的條件下，發生B1、B2、B3、B4的概率分別為0.5、0、0.5、0；

對于所述第三個信號邏輯判斷電路，預設在C1發生的條件下，發生C1、C2、C3、C4的概率分別為0、1、0、0；預設在C2發生的條件下，發生C1、C2、C3、C4的概率分別為0.5、0、0.5、0；預設在C3發生的條件下，發生C1、C2、C3、C4的概率分別為0、0、0、1；預設在C4發生的條件下，發生C1、C2、C3、C4的概率分別為0.5、0、0.5、0。

本發明有益效果：提供一種肌電信號控制的機械手運動機構，通過計算機編程將采集的肌電信號轉換為電路信號，再驅動機械傳動機構，實現機械手三類動作，每類動作3至4種表現，兩者之間存在多種組合動作；結合貝葉斯網絡算法，預先設定先后動作之間的關聯，提高信號識別的精度。該機構符合現有的機械結構功能，具有較好的外型設計，能通過3D快速成型打印技術降低成本，為肌電控制領域的研究搭建了一個方便的研究平臺。

附圖說明

圖1為機械手整體造型、傳動的示意圖；

圖2為機械手指的細節設計及其相關功能示意圖；